[发明专利]一种基于激光减材的工件残余应力深度分布自动测量装置

说明书

本发明公开了一种基于激光减材的工件残余应力深度分布自动测量装置，主要涉及残余应力检测技术领域，包括基体和测量单元，基体包括底座、机架和移动平台，测量单元包括X射线残余应力测量系统、高频脉冲激光系统、光学深度测量系统和控制系统。本发明从待测工件的表面形貌从而获取去除深度到残余应力的深层分布进行全方位精确测量，能够高分辨率测量待测工件的内部，高效获得工件在深度方向上的残余应力分布；利用X射线残余应力测量系统对待测工件的待测点进行定位，再利用高频脉冲激光对待测工件的测量区域进行定量的冷态材料去除，效率高，可控性好，容易进行无二次热、机应力影响的高分辨率、精准、高效材料去除。

技术领域

本发明涉及一种残余应力检测设备，尤其是一种基于激光减材的工件残余应力深度分布自动测量装置。

背景技术

在现代工程和科研当中，工件经过各种加工或处理，都会产生残余应力，残余应力会对材料性能产生影响，为了探究以及控制残余应力的产生，首先需要对工件进行准确的残余应力分布检测，X射线衍射法是目前较为成熟的残余应力检测方法，但是此方法只能测量工件表面的残余应力，无法测量内部，要想精确测量工件深度方向的残余应力分布，必须要精确定量的去除工件表面的材料，并且不能在去除过程中使工件改性导致残余应力的局部状态发生改变，目前常用的材料去除方法为电解抛光法，但是电解抛光法效率低，可控性差，很难进行高分辨率的精准高效材料去除，为此我们提出一种基于高频脉冲激光实现无二次应力表层材料剥离的工件残余应力深度分布自动测量装置。

发明内容

本发明提供了一种基于激光减材的工件残余应力深度分布自动测量装置，解决了上述背景技术中提及的技术问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：包括基体和测量单元，基体包括底座、机架和移动平台，移动平台设置在底座上侧，待测工件可拆卸固定在移动平台上，机架设置在底座上侧，且位于移动平台的侧后方，测量单元包括X射线残余应力测量系统、高频脉冲激光系统、光学深度测量系统和控制系统，X射线残余应力测量系统、高频脉冲激光系统、光学深度测量系统可拆卸设置在机架上，控制系统设置在底座上，X射线系统残余应力测量系统对待测工件的待测点进行定位且对待测工件进行残余应力深层分布测量，高频脉冲激光系统在控制系统和光学深度测量系统的辅助下对待测工件进行定量自动材料去除，光学深度测量系统通过光学测量原理对待测工件的表面形貌进行测量，以获取去除深度，通过测量形貌过后计算出平均材料去除深度，控制系统用于控制X射线残余应力测量系统、高频脉冲激光系统、光学深度测量系统和移动平台的启闭。

优选的，X射线残余应力测量系统包括探头、万向支架、纵向导轨和驱动电机二，探头安装在万向支架上，且可以根据待测工件的材料和形状调解测量角度，万向支架安装在纵向导轨上，纵向导轨安装在机架上。

优选的，机架顶部安装有横向导轨，高频脉冲激光系统安装在横向导轨上，高频脉冲激光系统包括驱动电机一和激光头，激光头用于对待测工件的待测点周围的工件表面进行定量冷态材料去除，高频脉冲激光系统可以进行反射光路控制，扩大激光的覆盖范围，且能在一定程度内调整激光的入射角度。

优选的，光学测量系统安装于激光头的侧面，光学测量系统包括测量光探头和驱动电机三，测量光探头对待测工件的表面形貌进行测量。

优选的，控制系统包括数控机和支撑臂，数控机中设置有自动化程序，支撑臂一端设置在底座上，支撑臂另一端支撑数控机，控制系统能够协调X射线残余应力测量系统、高频脉冲激光系统、光学深度测量系统进行全自动残余应力立体分布测量。

优选的，底座下方设置有多个呈矩阵样式分布的万向轮，万向轮带刹车。

本发明采用上述结构，具有以下的优点：